دانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه بگیر، و اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسد ۲ میلیون تومان دیگرجدول دانشگاه‌هادانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه همین حالا، و ۲ میلیون تومان دیگر اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسدجدول دانشگاه‌ها
1xAi
کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت دوم · فیزیک

سوال ۷۰ فیزیک کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

سوال ۷۰ دفترچهٔ اختصاصی کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت دوم، با کلید رسمی سازمان سنجش. پاسخ تشریحی، دلیل نادرستی گزینه‌های دیگر و راهنمایی‌ها را هوش مصنوعی 1xAi بر پایهٔ همین کلید و متن کتاب درسی نوشته است.

سوال ۷۰ · فیزیک

کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت دوم · سوال ۷۰ · کلید رسمی سازمان سنجش

فیزیک · فیزیک ۱ · فصل ۳: کار، انرژی و توان

جسمی به جرم ۲۰۰ گرم از ارتفاع ۱۵ متری سطح زمین با تندی 10 ms10\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} پرتاب می‌شود و با تندی 18 ms18\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} به سطح زمین می‌رسد. کار نیروی مقاومت هوا چند ژول است؟ (g=10 ms2g=10\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s^2}})

  1. گزینهٔ ۱: −12/8-12/8
  2. گزینهٔ ۲: −6/4-6/4
  3. گزینهٔ ۳: −15/2-15/2
  4. گزینهٔ ۴: −7/6-7/6
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی

پاسخ درست: گزینهٔ ۴ (کلید رسمی سازمان سنجش)

پاسخ تشریحی

۱. تبدیل جرم به یکای مناسب
جرم را به کیلوگرم تبدیل می‌کنیم:
m=200 g=0.2 kgm=200\,\mathrm{g}=0.2\,\mathrm{kg}

۲. نوشتن قضیهٔ کار و انرژی جنبشی
از لحظهٔ پرتاب تا رسیدن جسم به زمین، نیروهای وزن و مقاومت هوا بر جسم کار انجام می‌دهند. مطابق روش مثال چترباز در کتاب، کار کل برابر تغییر انرژی جنبشی است (فیزیک ۱، صفحهٔ ۶۲):
Wوزن+Wهوا=K2−K1W_{\text{وزن}}+W_{\text{هوا}}=K_2-K_1
پس:
Wهوا=12m(v22−v12)−WوزنW_{\text{هوا}}=\frac12 m(v_2^2-v_1^2)-W_{\text{وزن}}

۳. محاسبهٔ تغییر انرژی جنبشی
ΔK=12×0.2×(182−102)=22.4 J\Delta K=\frac12\times0.2\times(18^2-10^2)=22.4\,\mathrm{J}

۴. محاسبهٔ کار وزن
کار وزن فقط به اختلاف ارتفاع ابتدا و انتهای مسیر بستگی دارد، نه به جهت پرتاب یا شکل مسیر. چون ارتفاع نهایی کمتر است، کار وزن مثبت است (فیزیک ۱، صفحهٔ ۶۵):
Wوزن=mg(h1−h2)=0.2×10×(15−0)=30 JW_{\text{وزن}}=mg(h_1-h_2)=0.2\times10\times(15-0)=30\,\mathrm{J}

۵. محاسبهٔ کار مقاومت هوا
Wهوا=22.4−30=−7.6 JW_{\text{هوا}}=22.4-30=-7.6\,\mathrm{J}
منفی بودن این کار نشان می‌دهد مقاومت هوا بخشی از انرژی مکانیکی جسم را کاهش داده است؛ بنابراین با وجود افزایش تندی جسم، کار مقاومت هوا منفی است (فیزیک ۱، صفحهٔ ۶۳).

پاسخ: گزینهٔ ۴

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

  • گزینهٔ ۱: ممکن است با به‌کاربردن عبارت نادرست −m(v2−v1)2-m(v_2-v_1)^2 به −12.8 J-12.8\,\mathrm{J} برسید. این عبارت نه تغییر انرژی جنبشی است و نه کار مقاومت هوا؛ برای یافتن کار مقاومت باید کار وزن را از تغییر انرژی جنبشی کم کرد.
  • گزینهٔ ۲: عبارت نادرست −12m(v2−v1)2-\frac12 m(v_2-v_1)^2 مقدار −6.4 J-6.4\,\mathrm{J} را می‌دهد. در محاسبهٔ تغییر انرژی جنبشی باید تفاضل مربع تندی‌ها را به کار برد، نه مربع تفاضل آن‌ها؛ همچنین کار وزن را نباید نادیده گرفت.
  • گزینهٔ ۳: اگر ضریب 12\frac12 را هنگام محاسبهٔ انرژی‌های جنبشی و کار وزن به‌اشتباه از کل رابطه حذف کنید، نتیجه دو برابر مقدار درست، یعنی −15.2 J-15.2\,\mathrm{J} می‌شود. ضریب 12\frac12 فقط در رابطهٔ انرژی جنبشی وجود دارد و کار وزن برابر mghmgh است.

راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)

  1. قضیهٔ کار و انرژی جنبشی و مثال چترباز را در فیزیک ۱، صفحهٔ ۶۲ مرور کن: تغییر انرژی جنبشی برابر کار مجموع نیروهای وارد بر جسم است.
  2. پس از پرتاب، وزن و مقاومت هوا روی جسم کار انجام می‌دهند؛ بنابراین Wهوا=12m(v22−v12)−mg(h1−h2)W_{\text{هوا}}=\frac12 m(v_2^2-v_1^2)-mg(h_1-h_2). پیش از جای‌گذاری، جرم را به کیلوگرم تبدیل کن.
  3. با محاسبهٔ جداگانه، تغییر انرژی جنبشی 22.4 J22.4\,\mathrm{J} و کار وزن 30 J30\,\mathrm{J} می‌شود. برای یافتن کار مقاومت هوا، مقدار دوم را از مقدار اول کم کن.

فیزیک ۱ · فصل ۳: کار، انرژی و توان

نمونه سوال این فصل

سوال‌های رسمی دیگر کنکور تجربی از همین فصل:

فصل «کار، انرژی و توان» را در پنل یادگیری تمرین کن

در پنل یادگیری 1xAi سوال‌هایی مثل همین را جواب می‌دهی و جوابت ثبت می‌شود؛ پیش از دیدن پاسخ، سه راهنمایی پله‌پله داری و معلم هوشمند بی‌آن‌که جواب را لو بدهد کمکت می‌کند. تمرین و آزمون رایگان است؛ معلم هوشمند هم سهمیهٔ روزانهٔ رایگان دارد.

تمرین رایگانتمرین در پنل یادگیری

ساختن حساب رایگان است و بعد از ثبت‌نام مستقیم به همین بخش از پنل برمی‌گردی.

فیزیک · تجربی ۱۴۰۲ نوبت دوم

تمرین رایگان
تمرین در پنل یادگیری